基于单片机的多功能抢答器设计

时间:2022-03-17作者:佚名

抢答器是各种智力竞赛中必不可少的一种硬件设备。实现抢答器的方式有多种多样,传统的抢答器普遍采用模拟电路、数字电路或者模数混合电路来设计。这类抢答器所需元器件比较多,随着功能增多,电路也越复杂,并且成本偏高,故障率高,操作不方便,不便于参数调节及功能的升级换代。

设计需求

按照设计需求,本系统具有以下几个主要功能:(1)抢答器可同时供4名选手或四支参赛队伍使用;(2)抢答或回答时间主持人可自行设置;(3)能够显示抢答或答题时间的倒计时;(4)在有人犯规时可以显示选手号、闪烁显示以及蜂鸣器报警;(5)答题时间还剩5s时,蜂鸣器报警提示。

抢答器的工作原理

利用单片机控制各个功能模块实现抢答功能,单片机收集选手的抢答信号,运用寄存器来识别并记录第一个选手号,传输信息给数码管显示,同时内部定时器工作,记录有关时间并产生超时信号,在抢答成功、倒计时结束都伴随有蜂鸣器警报提醒,从而实现单片机抢答的功能。

根据设计需求,结合单片机的工作原理,设计抢答器的工作流程图如图1所示。

图1 抢答器的工作流图

硬件设计

在硬件设计方面利用单片机AT89C51控制抢答模块、显示模块、计时及调整模块、蜂鸣提示模块和复位模块,从而实现单片机的抢答。系统硬件设计原理图如图2所示。

图2中U1为单片机AT89C51,K1~K4分别为4路抢答按钮,分别接到p1.0到p1.3中;开始键和结束键分别接到单片机的10、11脚,由于单片机的10、11脚既有串行接口RXD、TXD功能又有P3.0、P3.1的IO端口功能,此处按键用到单片机10、11脚的IO端口功能。抢答时间调整按键和回答时间调整按键分别接到单片机的13,14管脚,“加一”按键和“减一”按键分别接到单片机的15、16管脚。4位七段数码管段选接P0口,位选接P2口的低3位,蜂鸣器输出信号端接P3.7口。

图2 硬件设计原理图

显示模块

显示模块采用常见的4位七段共阳数码管,利用其动态显示的方法来实现。数码管的7个输入端A~G段分别接到AT89C51的P0.0~P0.6,位选码COM1、COM3、COM4分别接到单片机P2.0、P2.1、P2.2,由单片机来决定当前该显示的是哪一位。由于AT89C51单片机的P0口没有内置上拉电阻,本系统采用外接10kΩ上拉电阻(采用A103排阻),保证P0口没有数据输出的时候是处于高电平状态。

按键输入模块

抢答器的输入信号采用11个按键控制,其中4个为抢答按键、4个为倒计时调整按键、1个开始按键、1个结束按键和1个复位按键。各按键均有一根信号线与单片机电路相连,所有按键有一公共端,各按键相互独立互不影响。当有键按下时,相应的单片机引脚作出反应,产生有效的输入信号。

蜂鸣提示模块

本设计中利用AT89C51的16引脚经驱动器驱动蜂鸣器发声。压电式蜂鸣器约需10mA的驱动电流,可以采用三极管的电流放大作用驱动蜂鸣器实现发声提示。

复位模块

复位模块由复位键、电阻R1以及电解电容C3构成。由于单片机是高电平复位,所以当复位键按下时单片机9脚RESET管脚处于高电平,此时单片机处于复位状态,当上电后,由于电容的缓慢充电,单片机的9脚电压逐步由高向低转化,经过一段时间后,单片机的9脚处于稳定的低电平状态,此时单片机上电复位完毕,系统程序从0000H开始执行。

本设计中使用了硬件复位和软件复位两个功能。硬件复位后各个状态、寄存器以及存储器的值都恢复到了初始值。调整抢答和回答倒计时时间,需要记忆功能,故采用软复位,当程序执行完毕后,跳转指令将程序跳转到程序执行的起始地址。

软件设计

抢答器要求有计时记忆功能,一次时间设置完,复位后不需重新进行时间设定,选手通过键盘按键进行抢答,再通过单片机将其转换成能在七段数码管上显示的字型码。抢答完毕,数码管上显示抢答选手号码表示抢答成功并开始倒计时。

相关阅读

城市亮化设计施工过程中应注意的安全问题

城市亮化 设计后的施工过程需要严格注意安全问题,毕竟灯光布置属于高空作业,安全问题一刻也不能松懈。那么在城市亮化设计 后的施工中应如何注意安全问题。 城市亮化设计按照...
2022-07-15

城市夜景亮化设计创造舒适的夜晚光环境

对 城市夜景亮化设计 ,影响巨大,甚至可以说是对城市夜晚的定义,不可等闲视之。 城市夜景亮化设计要求有好的观测点,人在街道上漫步可以观赏夜景,也可以到特定的观景台上观...
2022-09-08
城市夜景亮化设计创造舒适的夜晚光环境

大厦夜景灯光怎么展现建筑的美感?

大厦以其独特的造型、结构形式、材料和色彩展现出其丰富的魅力,夜景灯光根据建筑的造型、特点和文化,用灯光来描述大厦的夜景形象,展现建筑的美感和艺术感。 大厦夜景灯光利...
2022-09-23
大厦夜景灯光怎么展现建筑的美感?

城市亮化工程的作用和意义

城市亮化工程 技术的进步,让我们感受到城市永不沉睡的魅力。色彩绚丽的灯光使这座城市在黄昏时焕发出绚丽的魅力,给人以人情味。城市亮化工程旨在通过对 城市环境的美化和美...
2022-09-02
城市亮化工程的作用和意义

写字楼亮化设计提升建筑本身价值

随着现代城市的加速发展, 写字楼亮化设计 的重要性不言而喻,照明对建筑的重要性就像一件漂亮的外套。运用不同的照明设计手法进行办公建筑的照明设计,体现了现代建筑结构学...
2022-09-30
写字楼亮化设计提升建筑本身价值

热销商品

电工胶带绝缘胶带PVC电胶布防水阻燃超粘耐温黑胶布汽车线束胶带

电工胶带是一款专业的电力电工用材,具备绝缘、PVC材质特性,可有效保障电气线路绝缘性能,防止电流外泄引发漏电风险。其采用防水、阻燃、超粘、耐温等设计,能适应复杂...
¥ 2.4

氟胶O型圈耐高温密封圈线径1-10mm现货可订做大尺寸胶圈非标异形

氟胶O型圈采用高性能氟橡胶(FKM)材料制成,具有卓越的耐高温、耐油、耐化学腐蚀性能,长期使用温度可达200℃以上,短期可耐受250℃高温。线径规格覆盖1–10mm,现货充足,支...
¥ 0.4

公牛官方旗舰店开关插座空调16A插座五孔10A面板暗装多孔G12白灰

公牛官方旗舰店提供一系列高质量的开关插座和空调配件。这款16A插座五孔面板采用暗装设计,适用于多种安装环境,如墙面、天花板等。它具有10A的电流容量,可以满足家庭...
¥ 5.91

100%桑蚕丝香云纱饰品发圈发夹口罩眼罩发带腰封直播专拍单拍无效

100%桑蚕丝香云纱饰品系列,精选天然桑蚕丝与非遗香云纱工艺匠心打造,质感柔滑亲肤,光泽雅致,尽显东方韵味。包含发圈、发夹、口罩、眼罩、发带、腰封等多款实用配饰,适...
¥ 1

橱柜灯层板柜子线型灯LED免焊接餐边柜子灯感应灯衣柜鞋酒柜灯带

橱柜灯层板柜子线型灯LED免焊接餐边柜子灯感应灯衣柜鞋酒柜灯带是一种用于家居照明的灯具,具有多种款式和功能。这些灯具通常采用LED光源,具有节能、环保的优点,且使...
¥ 4.4

网站栏目